专业_201020112_学号_外文翻译背射天线的研究与仿真

1、南京邮电大学毕业设计(论文)外文资料翻译学 院电子科学与工程学院专业电磁场与无线技术学生姓名班级学号外文出处ieee transactions on antennas and propagation, vol. 58, no. 4, april 2010附件：1.外文资料翻译译文；2.外文原文指导教师评价：1翻译内容与课题的结合度： 优 良 中 差2翻译内容的准确、流畅： 优 良 中 差3专业词汇翻译的准确性： 优 良 中 差4翻译字符数是否符合规定要求： 符合 不符合指导教师签名：2011年6月5日附件：外文资料翻译译文单/双极化垂直多层堆叠式八木天线摘要有许多像本地定位系统（lps）和无线

2、传感器网络等需要高指向性和紧凑尺寸或小尺寸天线的应用的例子。经典的八木宇田天线，可能在满足以上这些要求的例子中是有用的，不过，当要实现高增益时，由于大量引向器需要大量空间，此时，它又变得非常大。在本文中，提到的高增益小型多层堆叠八木天线工作在5.8 ghz应用于本地定位系统。这种结构利用了垂直堆叠的类似八木天线的寄生引向器因素，轻松获得了12分贝模拟增益。提出了两种不同配置的天线，一种是基于偶极子的几何形状来实现单极化，另一种是基于用一个圆形贴片来实现双极化。为了获得设计的性能，关于这些天线的各种几何参数的特性都要进行研究。实际制作的天线的测量结果与模拟结果吻合较好。测量80×80&

3、#215;29mm的偶极化天线，产生11db的增益，超过了14%的带宽。双极化八木天线的辐射样式几乎和50×50×60mm且超过4%带宽的低于25db的二端口隔离天线相同。合适的天线是那些需要固定的或有变极化能力的微波和毫米波集成系统的绝佳利器。索引词巴伦，圆形贴片，偶极子，双极化，微带天线，层叠天线，八木宇田天线。i. 导言本地定位系统是一个无线系统，用于搜索和追踪有限范围内的感兴趣的对象。这是无线传感器网络的典型应用。用lps，移动对象可以被定位，也可以收集有关它的即时位置的信息【1】。这种lps系统的应用是多方面和多样化的。这些系统被高效地用于区域安全，特别像机场这种

4、安全要求高的室内应用场所。还可以明显地提高业务和物流管理的处理速度，例如，医院可以跟它们的医生，护士和医疗设备保持联系，以此来提高医院的医疗服务水平。lps也可以用于诸如建筑和农业，休闲和运动等许多其他应用场合。对于一个完全整合的gps系统通常使用的户外场景，lps有望挑战准确性，低成本，自动化且工作在国际安全管理频率如5.8ghz的任务。因此，lps需要小尺寸，重量轻，低成本的天线。八木天线以其结构简单和可定制高增益（三元八木天线优化后可达到9db的增益）的特性而应用普遍，因此可以应用于此。一个三元八木天线的基本单元由一个半波长偶极子组成，凭借在另一边的一个较长的发射器和一个引向器来激励偶极

5、子。几个微带型八木天线或准八木天线的结构已经在文献【2】 -【8】被发表。这种有趣的方法与微带八木天线阵列的设计是相关的，它是基于对微带天线，如文献【3】中在l波段的移动卫星系统阵列的研究。这种天线是在块的基础上发展起来的，它由一个反射器，一个激励元和两个引向器组成。一个四天线单元阵列已成功用于实现所需的性能。文献【4】中提到的设计是根据块理论做的而不是根据偶极子做激励元。一种有趣的印刷式八木天线在文献【5】，【6】中被提出，这种类八木印刷偶极子阵列天线是由微带至共面带传输馈电的。在这种情况下，被截断的贴面微带用来作为反射元。另外，一个准八木天线的出版物【7】提出了在5.8和60ghz频段的应

6、用。该天线包括一个偶极子作为激励元，一个寄生耦合反射器和六个引向器。该天线遵循传统八木天线的设计规则，并考虑到它是被安装在一个平面基板上的实际情况而设计的。该天线是专为5 ghz频段设计的，并取得了10分贝的增益。 为了克服在平面结构上的尺寸和覆盖问题，两种基于八木宇田天线概念的新型高增益紧凑结构首次被提了出来。这些结构是建在一个多层拓扑结构上的，它是通过反射器、驱动器、和引向器叠加组成的。相对于以上描述的共面八木定向天线，这种设计能够提供许多优点。首先，没有被广泛应用在微带天线设计中的第三维（垂直方向）的使用，有效降低了尺寸和覆盖方面的问题。第一，多层加工技术在集成电路设计，制造和集成上已越

7、来越成熟。第二，高介电常数基板可以用在此情况下，从而减少引向器之间的间距，这对天线和电路之间的高密度集成是至关重要的。事实上，特殊可调基板和/或材料，如用铁氧体或铁电薄膜来实现频率智能化或带宽敏感性的天线是很容易的。第三，以八木天线的设计概念为基础的双偏振设计成为可能，另外以耦合为基础的反馈机制可以实现带宽的特性。最后，最重要的优势也许可以通过设计超毫米波和t赫兹范围的天线体现出来，这种天线的基板间距/八木天线元素间的距离能够与当前的立体电路处理技术兼容，如天线设计中最先进的tsv3 - d技术。在【9】，【10】中对各种堆积结构进行了研究。这些拓扑结构的优点是衬底厚度可进行调整，以实现带宽性

8、能的优化。与八木天线不同的是，这是一个行波天线【11】，其结构是一个谐振模式天线。在八木结构，引向器比驱动器小，它们之间的距离在0.2和0.45。在文献【9】所使用的基板厚度约为0.015，带宽比单一的没进行优化的贴片和上层贴片大70%。李从理论上研究不同的贴片形状（方形，圆形，三角形等）并研究了它们的最佳组合，以达到较低的交叉极化或圆极化【10】。基板厚度相对波长的点尺寸接近0.02。在文献【12】对堆积三角形微带天线进行了实验研究来得到中心频率工作在3.407 ghz的17-5的带宽。 为了证明我们所提出的概念和设计特性，我们将针对性地对两个设计结构进行研究。第一种设计（见图1。）是提到过

9、的一个多层印刷电路版八木天线。 它由一个接地面（作为反射器），一个偶极子（作激励），及四个引向器组成。在第二种设计（见图。3）中，提出了一种有一个激励元和四个引向器的设计，并在此种天线中使用双极化圆形贴片。在本文中，对提到的八木宇田天线的构造进行了详细说明。对设计规范进行了讨论，考虑不同层面对天线性能的影响。两种如图1和图3的天线被构造。紧接着比较了它们的模拟结果和实测结果，到此工作终于结束了。ii. 天线设计的思考a. 堆叠偶极子八木天线（设计1）堆叠偶极子八木天线的结构如图1所示，是基于经典八木天线的设计原则的。它由一个偶极子驱动元，四个寄生元组成。该天线的设计与传统的八木偶极天线的设计规

10、则一样，但该天线是设计在一个平面基板上的。 现已经有许多印刷偶极子天线和巴伦天线的设计版本，以及在文献【5】中提到的通过共面波导馈电的共面微带和用巴伦带状线馈电的印刷准八木天线。所提到的偶极子允许不用变压器，这在当偶极子天线用不稳定馈线馈电时显得很必要。偶极子（图1中的第二层）两侧都印着介质基板【13】-【15】。自下而上的锥形地过渡的目的是提供一个稳定输出的调谐器与阻抗匹配。此次设计的用锥形变压器过度的偶极子天线馈电网络是通过调整锥形地平面的角度来实现阻抗匹配和稳定输出的。这种简化的反馈结构导致的结果是减少了传输线的长度，从而减少辐射损失。此外，它展现了良好的宽带性能。反馈偶极子的带宽（没有

11、八木天线的元）较大；若使用0.762mm相对介电常数为2.33的基板可以做到有29%的带宽达到5.8ghz。做在基板上的引向器的相对介电常数为3.48，刚好能够明显地减少它们之间的间距。在八木天线的设计中，阵元之间的间距通过下式给出，其中是基板的相对介电常数（在经典八木宇田天线设计中空气的介电常数），是自由空间波长。这个方程清楚地表明，如果介电常数增加，间距就会减少。在这个设计中，堆放的基板之间最好没有任何空气间隙。但是，频率在5.8千兆赫时每一层基板是很厚的，这是不可行和不经济的。当然，这在超高频如毫米波频率范围内不再是问题。从某种程度上说，这种天线在工作频率变得很高时依靠花费少的特点而变得

12、很有吸引力和易于实现。天线特性如增益，前后比，波束宽度和中心频率可以通过改变驱动元的长度，寄生元的长度，反射器和偶极子之间的空隙，引向器和偶极子之间的空隙，引向器之间的距离和介电常数而改变。它表明，以上任意两项条件被确定后，天线阵的配置就完全被确定了【16】。我们用ansoft designer v2.0模拟所提到的堆叠偶极子八木天线，ansoft designer v2.0是一个商业软件，它能通过矩量法解决电场和磁场问题。如果一个反射面添加到驱动元，那么反射器的尺寸和间距就被指定了。对于驱动振子和反射器之间的间隔，图4表示出了增益随着反射面尺寸变化的情况。结果发现，在标准八木天线结构中，最大

13、方向上的最佳反射间距是在0.15和0.25之间。增益随着反射器的增加而增加，当频率超出1.25时这种变化变得不那么明显。反射器对驱动元的空间比在有的地方会有2到2.6。相较于标准的八木天线，这个比例增加了一倍。反射器材料的电导率的变化也有影响，会导致带宽和/或方向性的退化，如在【17】中所示的。 在偶极子和反射器之前加三个引向器。图5给出了引向器到引向器之间的间隔和在电解质中的引向器的长度对增益的影响。相较典型八木天线设计的0.2到0.35个波长，在此模拟结果中，最佳引向器到引向器的间隔是0.15到0.2之间。在基板厚度之间的波长必须被增大，以此来来获得实际间距。另一方面，随着长度的增加增益也

14、提高，当耦合最大时，引向器的最佳尺寸与偶极子的量纲相仿。进一步增加的话会迅速降低天线阵的增益。引向器到驱动元的空间辐射能够达到0.80.95。 如图6所示，相较三堆叠元的八木天线，增加第四个引向器后对天线的增益没有多大意义。相同的第四个引向器的增加只提高了0.25db的增益。上层增加了介电常数大的基板平面，以减小天线尺寸，从而增加增益【19】，【20】。图6表明在天线增益方向上没有增加引向器时增加这层基板的影响。增益可以改善2db且引向器的最佳长度可以变小。 增益可以由下式计算得到其中b是底层厚度，分别为它的相对介电常数和磁导率。和是上层的相对介电常数和磁导率。n=是折射率。被定义成频率偏差参

15、数。其中频率f靠近中心频率f0。当满足共振条件时，复合平面介质结构可用于增加一个点源的指向性。在文献【18】中对这种共振增益效应的物理解释特别的重视。这在某种程度上说明了这种结构存在漏波。在一定的共振条件下，一对缓慢衰减的te/tm漏波成为了天线口径场的主要贡献者。通过方程（2）计算，此配置系统提供大约0.9db的额外增益。在上层基板上加一个引向器。从前面段落中被定义的初始值开始对各种参数进行优化。对设计#1的整个结构进行了优化，以实现在5.8ghz频率的高增益和大带宽。当用最小增益损耗来优化回波损耗时引向器长度是可变的。沿垂直轴的元素之间的距离为：反射器层i和激励层ii之间的距离为g=0.1

16、66（8.85mm）；激励层ii和引向器iii, iv ，v层之间的距离为g=0.1（5.6mm）。 图7表示了设计#1中元素之间的距离对带宽的影响。这种设计可以实现在5.8千兆赫时6到27的带宽。人们发现，当此参数被定在0.05到0.1时对带宽的影响最显著，当超出这个范围时影响很小。回波损耗比天线方向性对元素（激励和引向器）之间的距离更敏感。所设计的结构，总高度为29毫米。和（1）比较，可以发现元素之间的距离可以通过两个因素来减小。最上层引向器层和引向器v直接接触。基板和空气间隙之间的接口处的相对介电常数的变化导致了一个较高的等效相对介电常数的产生，相当于减小了空气间隙。该堆叠基板的尺寸是：

17、80×80mm。b.双圆极化贴片堆叠八木天线（设计#2）在这个设计例子中，经典的偶极子被贴片天线取代。已有的概念为用宽贴片代替经典的偶极子激励提供了一种可能性。圆形贴片被用了两次，即一个双极化馈线和一个优化设备，因为这是唯一需要被优化的维度（半径）。该天线有两个基层。圆形贴片接在顶层基板，馈线和接地接在底部基板。为了得到双极化，贴片用了两条正交线馈电。这种耦合馈电增加了带宽。这种贴片在5.8ghz时有4.5%的带宽。反馈层（图3中的i层）紧贴它的底部，在另一面通过2.26mm宽，20.27mm（0.39）长的条带线馈电。馈线从各自边的中间开始，宽度被计算成与天线的阻抗50匹配。圆形贴

18、片的半径为0.187（9.68mm）,第一层和第二层之间的距离为0.28mm。该天线是利用ansoft hfss v10的仿真的，此软件是一个使用有限元法的仿真软件。提到的圆形贴片堆叠八木天线如图3所示。这种天线的设计在几何上分为数层，和偶极子八木天线的拓补结构很相似，这是在上节中所叙述的。在这个结构中，罗杰斯射频/ duroid5870基板被用在所有=2.33，厚度为0.762mm的所有层中。正如第一个设计，对天线进行优化来得到更好的增益和更大的带宽，但是两馈线之间的隔离特性必须被考虑进去。其中一个堆叠偶极子八木天线的约束条件与它要求一个大的接地面有关。图8表示贴片天线增益增强与接地尺寸的关

19、系，这表明增益随着接地尺寸而升高。该反射器与激励元的最佳比例为1.6，这相当于八木天线的标准拓扑。该种天线可以用来减少贴片堆叠八木天线的外形尺寸；可以获得高增益的同时降低接地面的大小。图9表示相邻引向器之间的距离为0.3时增益与寄生元数量之间的关系。注意到当增加第六个引向器时增益只增加了0.1db。类似于第一种设计，增益性能一般由引向器之间的距离和引向器本身长度决定。定义初始值时，可通过保持间距不变的同时改变半径来优化阵列。图10表示在引向器之间距离不同的条件下增益与介质基板上元素长度的关系。理想的长度是0.2。引向器的理想半径应定在0.2到0.24之间。到激励贴片的比例与第一种设计一样。元素

20、之间距离的优化是根据半径从初值开始的扰动，从而优化带宽得到较小的增益损耗。保持优化后的距离不变，反射器的距离、第一个引向器（r2）的半径可以用来调整天线的回波损耗特性和两极化方向的隔离度。该半径的变化对增益的影响也被验证了。如图11所示，两者之间的极化隔离在0.01依次有约10-15分贝的直径变化。直径变化对增益的影响在图11中表现得并不明显。对于第三层，第四，第五和第六层贴片的优化半径分别为,r2=4.12mm(0.08),r3=7.69mm(0.14),r4=6.9mm(0.13),r5=7.9mm(0.15)。图层和接地面的尺寸为50×50mm。由于基板的有效介电常数比以前的配

21、置低，引向器之间的距离也相应地增加了。因此，为了简化制造工艺整个天线使用同样的基板。引向器之间的垂直间距接近至14.6 mm（0.28），而这种设计配置的总高度为60毫米。iii. 结果与讨论两个天线的制作原型如图12和13所示。每一层通过四个螺纹螺母对齐。通过这一部件，每一层之间的距离可以被方便精确地控制。a. 第一个设计实例1） 传输特性：s -参数均采用矢量网络分析仪 anritsu 37397c，表征了在感兴趣的频率范围内所提到的结构的传输特性。在图14中仿真测量了回波损耗与载频。由此可见，测量出来的中心频率与设计的目标稍有偏差但是已经非常接近5.8千兆赫了。通过hfss软件仿真所得结

22、果与实测结果吻合良好。天线的带宽（<-10db）覆盖了从5.4到6.2ghz之间的频率或者说是占了5.8ghz的14%带宽。2） 辐射模式：辐射方式的测量是通过微波技术在电波暗室中进行的。图15同时介绍了极化面（e面）的计算值和实测值的辐射方式。从这些结果可以看出仿真和实测结果吻合的很好。同时可以看到辐射方式是非常规则和对称的。该3db波束的模拟和实测带宽均约为70度。旁瓣非常低。右叶震荡是由于我们的电波暗室的机械性能的限制。3） 天线增益：如图11所示，根据我们的模拟，天线的脉冲增益大约为12db，根据我们的实测结果，天线脉冲增益能够达到将近11db。虽然增益略低于预期，但两条曲线的匹

23、配得非常好。这1db的下降是因为使用的紧凑型电波暗示的不完善引起的，同时有表面波损耗，介质损耗和连接器损耗（同轴电缆线）。与文献【8】中的设计结构相比，该设计装置的总高度是29mm(0.56),前者的尺寸为2.132并且多用了两个引向器，得到的增益却较低。在方程2的基础上，该喇叭天线长度为125mm,并且有一个155乘以22.15mm的辐射口用来获得12db的增益，在这种情况下，必须有一个同轴波导用来过度。很显然，所设计的多层堆叠式八木天线比金属喇叭天线更紧凑。b.第二个设计实例传输特性：测量和计算如图16所示的第二个天线的s参数。用于测量这两种极化（tx和rx）的中心频率为5.8千兆赫，并与

24、仿真结果吻合良好。对于这两种极化，带宽从5.6 ghz到5.85 ghz或者说占了5.8 ghz的4。两个端口之间的隔离（参数s21）接近30个分贝超过了整个频段，而不是计算出来的25分贝的隔离。这种天线的带宽较窄，但对大多数应用在5.8ghz频段的lps和无线传感器来说已经足够了。此带宽也可以通过用宽带贴片来增加【21】，【22】。实测性能与模拟预测匹配良好。实测结果与模拟结果之间的小差异（s11与s22不是严格相等），可以归因于制造精度。1） 辐射模式：图17表示第二种设计双极化（e面）的模拟和实测辐射方式。实测辐射方式与模拟的辐射方式吻合良好。辐射方式仍是非常规则对称的。实测脉冲宽度（3

25、db点）约为60度，模拟的结果为70度。这两种极化曲线非常相似（这是正常的因为这种结构具有对称性）。3）天线增益：图17显示了分别在实测和模拟情况下天线的增益特性。模拟和实测所期望的最大增益分别为11.66db和9.76db。两者之间有1.6db的损耗。这一损耗是所研究的天线的频移所造成的（10.28db的最大增益可以在5.75ghz频率时得到），其他原因还有制造误差和测量电路的损耗以及电波暗室的不完善。为了实现可比性增益，dejean在文献【25】中提出了双向八木天线和四方向八木天线，它是由7个贴片元组成。与我们展示的天线的接地面1.16×0.96相比，该天线的接地尺寸为1.9&#

26、215;1.9。iv.结论 在本文中，两类基于经典八木天线概念的新型天线被提出，并首次在理论上和实验中对这两类天线进行了阐述。通过使用多层堆叠基板，这些设计实现了结构紧凑并获得了工作在5.8ghz频率下的良好的性能。两种不同天线的配置得到了介绍和展示，一种是基于单个偶极子的极化，另一种是基于圆极化贴片的双极化。对这两种天线进行了研究讨论，它们的特性与所期望的一系列参数吻合得很好，如反射器的尺寸和引向器的尺寸，以及这些元素之间的距离。s参数的测量结果展示了相当不错的带宽（能够达到理想结构下15%的带宽），并且实测的辐射模式的性能与模拟的结果非常相似。两种设计均有10db的峰值增益。相较于用平面贴

27、片的微带阵列八木天线，这种新型的设计可以产生高增益，同时使用垂直方向使整个结构变得非常紧凑。在这种情况下，可以在这种多层次的几何结构中使用大量引向器。基于这种新的设计概念，许多具有有趣性能的创新结构包括电子调谐基板可以通过在不同激励层用不同面贴片或使堆叠基板之间没有空气间隙而得到实现（特别是毫米波甚至是t赫兹频率范围内的应用）。这项工作表明，所提出的概念为本地定位系统，无线传感器系统，雷达传感器的应用提供了一种质量轻，成本低，高性能和全面整合的解决方案。可以预见，这些新天线将提供一种非常有吸引力的设计思路，用来替代已被广泛应用的微波毫米波系统。2. 外文原文：vertically multil

28、ayer-stacked yagi antenna withsingle and dual polarizationsolivier kramer, tarek djera, and ke wu, fellow, ieee abstractthere are many applications such as local positioning systems (lps) and wireless sensor networks that require high-directivity and compact-size or small footprint antennas.the clas

29、sical yagi-uda antenna may be useful in meeting such demands, which however, becomes very large in size to achieve a high-gain performance due to a large number of directors as well as space required between those elements. in this paper,high-gain yet compact stacked multilayered yagi antennas are p

30、roposed and demonstrated at 5.8 ghz for lps applications.this structure makes use of vertically stacked yagi-like parasitic director elements that allow easily obtaining a simulated gain of 12 db. two different antenna congurations are presented, one based on dipole geometry for single polarization,

31、 and the other ona circular patch to achieve dual polarization. the characteristics of these antennas with respect to various geometrical parameters are studied in order to obtain the desired performance. measured results of the fabricated antenna prototypes are in good agreement with simulated resu

32、lts. the measured dipole yagi antenna yields 11 db gain over 14%bandwidth with a size of .radiation patterns of the dual-polarized yagi antenna are nearly identical to those of the single-polarized antenna, which has a size of and also its two-port isolation is found to be as low as -25 db over 4% b

33、andwidth. the proposed antennas present an excellent candidate for compact and low-cost microwave and millimeter-wave integrated systems that require xed or variable polarization capabilities and small surface footprint.index termsbalun, circular patch, dipole, dual polarization,microstrip antenna,

34、stacked antenna, yagi-uda.i. introduction the local positioning system (lps) is a radio system used to search for and track down in real time objects of interest within a limited space range. this is a typical application of wireless sensor networks. with the lps, a mobile object can be localized an

35、d can also collect information about its position at a precise time instant 1. applications of such a lps system are multiple and diverse. those systems are used for zone security with great efciency, particularly indoor applications such as at airports where security is mandatory. also location tra

36、cking can clearly improve maneuver of the business and logistics management, for example, hospitals can improve their health care services by keeping a constant track of the location of doctors,nurses, equipments, etc. lps can also be used in many other applications such as construction and agricult

37、ure, leisure and sports, etc. for a full integration with gps systems that are usually used for outdoor scenarios, lps is expected to achieve the challenging task of being accurate, low-cost and autonomous at ism frequencies such as 5.8 ghz. therefore, compact-size,light-weight and low-cost antenna

38、is required for such lps design and implementation. the yagi antenna, which has been very popular because of its simplicity as well as its customizable high gain (three-element yagi antenna can reach 9 db when optimized) 2, can be used for this type of applications. the basic unit of a three-element

39、 yagi antenna consists of a half-wavelength driver dipole backed by a longer reector and a director on the other side. several microstrip-based yagi or quasi-yagi antenna structures have been reported in the literature 28. interesting approaches are related to the design of a microstrip yagi array b

40、ased on the microstrip patch antenna such as the array developed in 3 for mobile satellite system in the l-band. the antenna developed was based on patches, consisting of one reflector, one driving element and two directors. an array of four antenna elements was successfully used to achieve the requ

41、ired performances. the design reported in 4 was made on the basis of patches instead of dipoles as the driver element. an interesting printed yagi antenna conguration was presented in 5,6 where the yagi-like printed dipole array antenna was fed by a microstrip-to-coplanar strip transition. in this c

42、ase, a truncated microstrip ground plane was utilized as a reecting element. on the other hand, an active quasi-yagi version was proposed 7 for 5.8 and 60 ghz applications. in 8, the proposed antenna consisted of a dipole as a driving element, a parasitically coupled reector and six directors. the a

43、ntenna was designed by utilizing the same design rules as used in the conventional yagi dipole antenna while taking into account the fact that the antennawasmade on a planar substrate. the antennawas designed for 5 ghz band and has achieved a gain of 10 db. to overcome the problem of size and footpr

44、int within the planar structure, two novel high-gain compact structures based on the yagi-uda antenna concept are presented for the rst time in this work. these structures are constructed in a multilayer topology by stacking together the reector, the driver, and the directors. compared to the above-

45、described uniplanar yagi antennas, this design is able to provide a number of advantages.first of all, the usage of the third dimension (the vertical dimension) that has not been widely used in the design of microstrip antennas, allows an effective reduction in size and footprint.in fact, multilayer

46、 processing techniques have become more mature in integrated circuit design, fabrication and integration.second, a high permittivity substrate can be used in this case,thereby reducing spacing between the directors,which is critical for a high-density integration between antenna and circuits. in fac

47、t, the use of special tunable substrates and/or materials such as ferrites or ferroelectric lms allows a very easy realization of high-sensible frequency- or bandwidth-agile antenna systems.third, the possibility of a dual polarization design based on the yagi antenna concept is made possible, and t

48、he coupling-based feed mechanism can achievewide bandwidth characteristics. finally, the most important advantage can probably be visualized through the design of such antennas over millimeter-wave and terahertz ranges where the substrate spacing/thickness between yagi antenna elements can naturally

49、 be made compatible with current three-dimensional circuit processing techniques such as the state-of-the-art 3-d through silicon via (tsv) techniques. various stacked structures were investigated in 9 and 10.the advantage of those topologies is that substrate thickness can be adjusted to achieve an

50、 optimized bandwidth performance.unlike theyagi antenna,which is a traveling-wave antenna 11,the structure is a resonant mode antenna. in the yagi structure,the director is smaller than the driver and the distance between them is between .in 9 the thickness of the used substrate is about ,the bandwi

51、dth is 70% wider than the single patch without gain improvement and the upper layer patch is bigger. li studied theoretically different patch shapes (square, circular, triangle, etc.) and investigated the optimal combination to achieve a lower cross polarization or circular polarization 10. the rati

52、o of substrate thickness to wave-length in the dielectric is close to 0.02. stacked triangular microstrip antennas were also investigated experimentally in 12 to achieve a bandwidth about 17%-5% at the centre frequency of 3.407 ghz. to demonstrate the proposed concepts and design features,we will pr

53、esent two case studies in connection with the design of respective structures. the rst design (see fig. 1) is a multilayered printed-circuit version of the proposed yagi antenna. it consists of a ground plane (as a reector), a dipole (as a driver),and four directors. in the second design (see fig. 3

54、), the antenna presents a dual polarization using circular patches in the design of one driver element and four directors. in this paper, the conguration of the proposed yagi-uda antennas is described in detail. design specications are discussed, considering the effects of different dimensions on an

55、tenna performances. both of the proposed antennas as described in fig. 1 and fig. 3 are fabricated. simulated and measured results are then compared, and the work is nally concluded.ii. antenna design considerationa. stacked dipole yagi antenna (design #1) the conguration of the dipole stacked yagi

56、antenna shown in fig. 1, is based on the classical yagi-antenna design principle.it consists of one dipole driver element, and four parasitic elements. the antenna is designed on the basis of the same designrules that are used in the conventional yagi dipole antenna, except that the antenna is made

57、on a planar substrate. there have been many different design versions for printed dipole antennas and baluns, as well as coplanar strip dipoles fed by coplanar waveguide and stripline balun used to feed a printed quasi-yagi antenna proposed in 5. the proposed dipole allows the avoidance of a balun w

58、hich becomes usually necessary when dipole antennas are fed by an unbalanced line. the dipole (layer ii in fig. 1) is printed on both sides of a dielectric substrate 1315. the bottom-tapered ground transition is designed to provide an impedance matching tuner with balanced output. the designed feed network of the dipole antenna with the tapered balun transition is tuned by the angle of the tapered ground plane for